Mechanismen und funktionelle Konsequenzen der unreifen Chlorid-Homöostase auf Neuronen und Netzwerke des zerebralen Kortex
Final Report Abstract
Unsere Studien zum Mechanismus der [Cl-]i-Homöostase haben gezeigt, dass in Cajal- Retzius Zellen und subplate-Neuronen die intrazelluläre Cl--Konzentration ([Cl-]i) hoch genug ist um depolarisierende GABA bzw. Glyzin-Antworten zu vermitteln. Die erhöhte [Cl-]i wird von einem Na+-abhängigen K+-2Cl--Kotransporter in der Isoform 1 (NKCC1) aufrechterhalten. Eine Expression des NKCC1 konnte auf RNA- und Proteinebene nachgewiesen werden. Durch eine Analyse der Kinetik der Cl--Aufnahme konnten wir erstmals zeigen, dass der Cl--Einwärtstransport eine extrem geringe Kapazität hat. Aufgrund der niedrigen Cl--Leitfähigkeit von Cajal-Retzius Zellen ist die Cl--Aufnahme aber ausreichend, um unter Ruhebedingungen eine hohe [Cl-]i zu erreichen. Einzelzelluntersuchungen an Cajal-Retzius Zellen und subplate-Neuronen zeigten, dass GABAerge bzw. glyzinerge Antworten in diesen Neuronen exzitatorisch und faszilitierend wirken, solange die Kapazität der Cl--Aufnahme nicht überschritten wird. Bei massiver GABAerger synaptischer Stimulation wird die Kapazität der Cl--Aufnahme überschritten und es können keine exzitatorischen Antworten aufrechterhalten werden. Untersuchungen von Feldpotentialen an hippocampalen Schnitten bzw. einer intakten Kortexpräparation invitro ergaben, dass eine Hemmung von GABAA-Rezeptoren eine disinhibierende Wirkung hat und entsprechend zu epileptiformer Aktivität führt. Eine Hemmung des NKCC1 vermittelten Cl--Transportes mit Bumetanid hatte modelabhängig sowohl hemmende als auch exzitatorische Wirkungen auf epileptiforme Aktivität. Eine Blockade von GABAA-Rezeptoren führte in-vivo und in-vitro zu Störungen der Migration kortikaler Neurone und neonatale kortikale Läsionen führten zu einer Veränderung der Expressionsmuster für Cl--Transportproteine. Insgesamt belegen diese Ergebnisse die wichtige Rolle des NKCC1 bei der [Cl-]i- Homöostase im unreifen ZNS und das depolarisierende GABA bzw. Glyzin Antworten komplexe Auswirkungen auf die Erregbarkeit haben. Insbesondere die niedrige Kapazität des Cl--Transportes könnte zu diesen komplexen Auswirkungen des GABAergen Systems beitragen. Daher ist es unerlässlich zu ermitteln, ob der Cl--Transport in allen unreifen Neuronen eine ähnlich niedrige Kapazität hat und ob diese niedrige Kapazität transiente Erregungsphänomene erklären kann. Da sowohl in Cajal-Retzius Zellen als auch subplate- Neuronen exzitatorische GABA- bzw. Glyzinwirkungen gefunden wurden, soll analysieren wer.den, ob diese Neuronentypen im unreifen Kortex in exzitatorische GABAerge Netzwerke integriert sind.
Publications
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